低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统的制作方法

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统。

背景技术：

电动车(包括电动汽车、电动摩托车、电动三轮车及电动自行车)由于其无环境污染、每公里使用费用低，在国内得到迅速发展，尤其在城镇和农村地区。但目前的电池技术发展滞后导致电池容量和使用寿命无法满足用户对于续航里程和使用寿命的需求，尤其是在冬季低温环境下，电池续航里程会大大缩短，且电池寿命也会大为降低，而更换一组电池的费用又较为昂贵。

目前对于电动车低温环境下的电池加热系统，市场上已有一些产品，但是由于价格昂贵且一般作为前装设备与汽车同步开发，因此主要应用于售价价高的高速电动汽车。对于低速电动汽车、电动摩托车、电动三轮车、电动自行车等受制于成本等原因基本上并未安装类似产品或设备。目前市场上针对上述电动车电池基本上并没有进行任何处理，仅有部分后装的措施是采用保温套进行保温，但是低温环境下电池温度仍然较低，因此对于续航里程和电池使用寿命并未有太大改善。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够在外界环境温度低时，使电池温度保持在较适宜的温度范围内，从而避免电池性能下降，低温环境下不影响电动车续航里程和电池寿命，且结构简单、成本低的低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统。

本发明提供了一种低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统，其特征在于，包括：多个温度传感器，与电池组连接，每个所述温度传感器安装在一块电池的外表面上，用于实时检测电池的温度；

散热单元，安装在电池组上，用于使得电池组中各处温度保持一致；

加热单元，与所述电池组连接组成加热回路，安装在所述散热单元上，且所述加热单元与所有所述温度传感器间隔大于预定距离；

主控板，与电池组连接；

加热开关，设置在加热回路上，与所述主板连接，所述加热开关为常开式开关，所述主控板控制所述加热开关的闭合和断开；

总开关，连接在所述电池组的主回路上，且与所述主控板连接，所述总开关为常闭式开关，所述主控板控制所述总开关的断开和闭合，

其中，电动车充电时或点火后，所述主控板实时获取所述温度传感器采集的每块电池的温度，并将同一时间的所有温度传感器采集的温度处理为平均温度，根据平均温度、电池组的电量和充电状态控制所述加热开关闭合或打开，根据平均温度是否超过危险阈值控制所述总开关的断开和闭合，

当平均温度低于温度最低阈值时，所述主控板根据电池组的电量和充电状态控制所述加热开关闭合或打开，当电池组的电量低于电量最低阈值且未充电时，所述主控板控制所述加热开关打开，加热单元不对电池组进行加热，当电池组的电量高于电量最低阈值或处于充电状态时，所述主控板控制所述加热开关闭合，加热单元开始对电池组进行加热，

当平均温度高于温度最高阈值时，所述主控板控制所述加热开关断开，所述加热单元不对电池组加热，

当平均温度超过危险阈值时，所述主控板控制所述总开关断开，切断为电池组充电或电池组的供电。

进一步，在本发明提供的低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统中，还可以具有这样的特征：低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统还包括温度开关，所述温度开关为常闭式开关，与所述总开关串联，连接在所述电池组的主回路上，且所述温度开关紧靠电池组，当电池组的温度升高超过危险阈值，所述主控板未控制所述总开关断开时，所述温度开关断开，切断为电池组充电或电池组的供电。

进一步，在本发明提供的低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统中，还可以具有这样的特征：低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统还包括保温套，包裹在电池组、所述温度传感器、所述散热单元、所述加热单元的外部，所述温度开关位于所述保温套内。

进一步，在本发明提供的低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统中，还可以具有这样的特征：其中，所述电池组包含至少两块串联连接的电池，所述温度开关和所述总开关连接在任意两块电池连接的线路上。

进一步，在本发明提供的低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统中，还可以具有这样的特征：低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统还包括蜂鸣器，与所述主控板连接，在电动车处于行车状态时，当所有所述温度传感器采集的温度的平均值超过危险阈值时进行蜂鸣报警。

进一步，在本发明提供的低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统中，还可以具有这样的特征：其中，当平均温度超过危险阈值时，若处于充电状态，则所述主控板控制所述总开关断开，切断为电池组充电，若处于行车状态，则所述主控板在平均温度持续超过危险阈值预定时间后，控制所述总开关断开，切断电池组供电。

进一步，在本发明提供的低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统中，还可以具有这样的特征：其中，所述散热单元包括多个散热构件，所述散热构件安装在每块电池的各侧壁和底部。

进一步，在本发明提供的低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统中，还可以具有这样的特征：其中，所述加热单元包括多个加热构件，每个电池上均安装一个加热构件。

进一步，在本发明提供的低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统中，还可以具有这样的特征：所述温度传感器通过硅胶粘贴在电池上，所述散热单元通过硅胶粘贴在电池组上，且硅胶均匀地填充在所述散热单元和电池组之间。

进一步，在本发明提供的低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统中，还可以具有这样的特征：所述保温套为热传导系数低的泡沫。

本发明的优点如下：

根据本发明所涉及的低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统，因为在每块电池上均安装了温度传感器，能够实时监测电池的温度；电池组上安装了加热单元，用于对加热单元进行加热，每块电池上均安装了散热单元，用于使得每块电池的各处温度基本保持一致，加热单元和电池组组成的加热回路中设置有常开式的加热开关，加热开关与主控板连接，由主控板根据所有温度传感器测得的平均温度、电池组的电量和充电状态控制加热开关的闭合和打开，在电池组的主回路上设置有常闭式的总开关，由主控板根据所有温度传感器测得的平均温度是否超过危险阈值控制总开关的闭合和打开，因此，本发明的低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统能够在外界环境温度低时，为电池组进行加热，使得电池组保持在比较适宜的环境中，提高电池组电池性能，低温环境下不影响电动车续航里程和电池寿命，并且能够在电池组温度过高时，停止对电池组的加热，并且在电池组的温度高于危险阈值时，切断对电池组充电或电池组对外供电，从而避免高温影响电池寿命，甚至引发火灾等危险，且结构简单、成本低。

附图说明

图1是本发明中电池组的结构示意图；

图2是本发明中低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统的电路图；

图3是本发明中总开关和温度开关的另一种连接方式图；

图4是本发明中控制板的控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统作具体阐述。

电动车的电源一般是由多块电池串联后组成电池组，由电池组为电车提供电能。

如图1、图2所示，低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统包括：多个温度传感器10、散热单元20、加热单元30、主控板40、总开关50、加热开关60。

每个温度传感器10均与电池组200连接，由电池组200为其提供电能。如图2所示，多个温度传感器10串联连接在电池组200上。如图1所示，每块电池的外表面上均安装一个温度传感器10，用于实时检测该块电池的温度。

散热单元20安装在电池组200上，用于使得电池组中各处温度保持一致。在本实施例中，散热单元20包括多个散热构件，散热构件安装在每块电池的各侧面和底面，用于使得每块电池中各处温度保持一致。在本实施例中，散热单元20通过硅胶等散热性良好的物质粘贴在电池上，且硅胶21均匀地填充在散热单元20和电池组之间。具体地，散热构件为金属片，金属片与电池之间均匀地通过硅胶21粘贴。

加热单元30与电池组200连接组成加热回路，加热单元30安装在散热单元20上。加热单元30用于为电池组200进行加热。加热单元30与所有温度传感器间隔大于预定距离，该预定距离使得加热单元30对电池加热时，对温度传感器测量电池的温度在误差范围内。这样加热单元30在对电池进行加热时，对温度传感器的影响小，不会因为离加热单元30距离太近，而使温度传感器的温度过高，影响测量结果。

在本实施例中，加热单30元包括多个加热构件，每个电池上均安装一个加热构件。具体地，多个加热构件串联后与电池组连接组成加热回路。具体地，加热构件为加热片。

在本实施例中，当电池组中仅有一块电池时，最优的，电池上的温度传感器10和加热单元30之间的距离为该块电池上二者之间的最大距离。当电池组中包含多块电池时，每个电池上的温度传感器10不仅应离该电池上的温度传感器预定距离，而且也要距离相邻电池上的温度传感器预定距离，这样才能避免加热单元对电池进行加热时对温度传感器检测的电池的温度产生较大影响。具体地，可将每块电池上的温度传感器距离该块电池上的加热单元和相邻电池上的加热单元保持同样的距离，且该距离为温度传感器距离两个加热单元的最大距离。

总开关50为常闭式开关，连接在电池组200的主回路上，该主回路包括外电路和电池内电路。且总开关50与主控板40连接，由主控板40控制总开关50的断开。

加热开关60为常开式开关，连接在加热回路中，加热开关60与主控板40连接。由主控板40控制加热开关60的闭合和断开，从而控制加热单元是否为电池组进行加热。

在本实施例中，低温环境下维持电动车续航里程的电池恒温系统100还包括，温度开关70、保温套80、和蜂鸣器90。

温度开关70为常闭式开关，与总开关50串联，温度开关70连接在电池组200的主回路上，且紧靠电池组200，用于切断电池组的充电回路和供电回路。温度开关70在所有温度传感器采集的电池温度的平均温度高于危险阈值(此时电池组200的温度高于温度开关70的设定阈值)，由于主控板异常、或者温度传感器异常、或者电加热模块出现异常时未能控制总开关50切断电源充电或者电源供电时，温度开关70能够自动断开，及时切断为电池组的充电或电池组供电，从而避免电池温度过高影响电池寿命、甚至引发火灾等危险。当电池组200的温度低于温度开关70设定阈值时自动闭合。在本专利中，选用的温度开关70的设定阈值大于等于在所有温度传感器采集的电池温度的平均温度高于危险阈值时电池组对应的温度。

保温套80包裹在电池组、温度传感器10、散热单元20、加热单元30的外部。用于减少电池组和外部环境的热交换，从而降低电池组200的热量损失。温度开关70设置在保温套80内，这样温度开关70能够更好的感知电池组200的温度。在本实施例中，保温套80为热传导系数低的泡沫制成。

在本实施例中，如图3所示，当电池组200包含至少两块串联连接的电池时，温度开关70和总开关50还可以串联后连接在任意两块电池连接的线路上。由于电池串联连接成电池组时一般是几块电池放置在一起，温度开关70和总开关50串联连接在任意两块电池连接的线路上，使得温度开关能够更好的感知电池组的温度，以便在电磁组温度超过危险阈值，而总开关50由于主控板异常，或者温度传感器异常、或电加热模块出现异常时未能切断电源充电或者电源供电时，能够自动断开，及时切断为电池组的充电或电池组供电。

蜂鸣器90与主控板40连接，在电动车处于行车状态时，当所有所述温度传感器采集的温度的平均值超过危险阈值时发出蜂鸣声音报警。

主控板40与电池组200连接，电池组200为其提供电能。当电动车充电时或点火后，主控板40实时获取温度传感器采集的每块电池的温度，并将同一时间的所有温度传感器采集的温度处理为平均温度，根据平均温度、电池组的电量和充电状态控制加热开关60闭合或打开。根据平均温度是否超过危险阈值控制总开关50的断开和闭合。

当平均温度低于温度最低阈值时，主控板40根据电池组200的电量和充电状态控制加热开关60闭合或打开，当电池组200的电量低于电量最低阈值且未充电时，主控板40控制加热开关60打开，加热单元30不对电池组进行加热；当电池组200的电量高于电量最低阈值或者处于充电状态时，所述主控板控制所述加热开关闭合，加热单元开始对电池进行加热。

当平均温度高于温度最高阈值时，主控板40控制加热开关60断开，加热单元30不对电池组加热。

当平均温度超过危险阈值时，主控板40控制总开关50断开，切断为电池组充电或电池组的供电，从而避免电池温度过高影响电池寿命、甚至引发火灾等危险。在本实施例中，当平均温度超过危险阈值时，若处于充电状态，则主控板40控制总开关50断开，切断为电池组充电；若处于行车状态，则主控板40在平均温度持续超过危险阈值预定时间后，控制总开关50断开，切断电池组供电。该预定时间可以设定为5s、6s、10s等。

如图4所示，主控板40的具体控制流程如下：

步骤s1,电动车充电时或点火。

步骤s2，主控板40实时获取各温度传感器采集的每块电池的温度，并将同一时间的所有温度传感器采集的温度处理为平均温度。

步骤s3，判断平均温度是否在正常范围内。若是，即平均温度在正常范围内时，温度开关70处于常闭状态、总开关50处于常闭状态、加热开关60处于常开状态，电动车的电池组200正常工作，即正常充电或者正常供电。并返回步骤s2。若否，即平均温度不在在正常范围内，则进入步骤s4。

步骤s4，判断平均温度是低于温度最低阈值还是高于温度最高阈值。若平均温度低于温度最低阈值，则进入步骤s5；若平均温度高于温度最高阈值，则进入步骤s9。

步骤s5，判断电池组的电量是否低于电量最低阈值且未充电，若是，即电池组的电量低于电量最低阈值且未充电，则进入步骤s6；若否，即电池组的电量高于电量最低阈值或者处于充电状态，则进入步骤s7。

步骤s6，主控板40控制加热开关60断开，加热单元30不为电池加热，因为此时打开加热单元30对电池进行加热所消耗的电量比通过将电池加热升温后所提高的电量要多，因此不打开加热单元30，以降低电池组的电量损耗。然后进入步骤s8。

步骤s7，主控板40控制加热开关60闭合，加热单元30为电池加热。然后返回步骤s2。

步骤s8，电动车电量耗尽，熄火，或者人为执行熄火。

步骤s9，主控板40控制加热开关60断开，加热单元30不为电池加热。然后进入步骤s10。

步骤s10，判断平均温度是否高于危险阈值，若否，即平均温度低于危险阈值，则进入步骤s2；若是，即平均温度高于危险阈值，则进入步骤s11。

步骤s11，判断电动车当前状态，若电动车处于充电状态，则进入步骤s12；若电动车处于行车状态，则进入步骤s13。

步骤s12，主控板40控制总开关50断开，切断为电池组充电。

步骤s13，主控板40控制蜂鸣器90进行蜂鸣报警。然后进入步骤s14。

步骤s14，预定时间后，判断平均温度是否还超过危险阈值，若否，则进入步骤s2；若是，则进入步骤s15。

步骤s15，主控板40控制总开关50断开，切断为电池组供电。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。